一种离轴式激光雷达几何因子的校正方法技术

本发明专利技术公开了一种离轴式激光雷达几何因子的校正方法，包括以下步骤：S1、将激光雷达的望远镜接收信号区域分为盲区、过渡区以及完全接收区；S2、在所述盲区、过渡区、完全接收区中，分别得出三个区域内的几何因子，S3、对所述过渡区中的几何因子进行修正。本发明专利技术的离轴式激光雷达几何因子的校正方法，能够在无需依赖天气状况的情况也能够对激光雷达的几何因子进行校正。

A correction method for geometric factors of off-axis lidar

【技术实现步骤摘要】
一种离轴式激光雷达几何因子的校正方法
本专利技术涉及一种激光雷达
，特别涉及一种离轴式激光雷达几何因子的校正方法。
技术介绍
激光雷达是一种主动式的现代光学遥感设备，具有很高的时空分辨率，可以连续地探测大气中气溶胶粒子的光学特性垂直分布特征，较好的弥补以往探测仪器的不足。激光雷达的工作原理是激光器向大气中发射线偏振光，激光传输路径上的大气气溶胶或云等物质散射后，其偏振态和光强会发生相应的变化，通过光学接收系统捕获后向散射设信号，再经过对原始信号的去噪、反演等处理便可以得到反映大气气溶胶或云的物理特性的图谱。同轴式光学发射系统和离轴式光学发射系统是目前两种比较常用的发射系统类型。对于离轴式系统来说，采用实验的方法校正几何因子是目前比较常用的一种方式，但这种方式理论上要求天空干洁无气溶胶，对天气状况要求较高，实际的校正效果受到天气的影响，存在一定程度的不确定性。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种离轴式激光雷达几何因子的校正方法，该校正方法能够在无需依赖天气状况的情况也能够对激光雷达的几何因子进行校正。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种离轴式激光雷达几何因子的校正方法，包括以下步骤：S1、将激光雷达的望远镜接收信号区域分为盲区、过渡区以及完全接收区；其中，所述盲区是激光器的后向散射信号不在望远镜有效接收范围之内的区域，所述过渡区是激光器的后向散射信号的部分信号被望远镜有效接收范围的区域，所述完全接收区是激光器的后向散射信号完全被望远镜有效接收范围之内的区域；S2、在所述盲区、过渡区、完全接收区中，分别得出三个区域内的几何因子，其中，在所述盲区中，几何因子为O＝0；在所述过渡区中，几何因子0＜O＜1；在所述完全接收区中，几何因子为O＝1；S3、对所述过渡区中的几何因子进行修正，其修正过程为：a、得出望远镜接收到的任意位置处的后向散射信号强度I1，以及激光器发出的激光在相同位置处的信号强度I2；b、根据上述得到的望远镜接收到的信号强度I1以及激光器发出的激光在相同位置处的信号强度I2，得出理论几何因子O′，其中，O′＝I1/I2；c、根据高斯分布公式，得出几何因子的权重W；d、根据几何因子O与权重W的关系，得出几何因子O的精确值，其中，O＝W*I1/I2。2.根据权利要求1所述的离轴式激光雷达几何因子的校正方法，其特征在于，在步骤S3中，将O′＝I1/I2使用O′＝S/S′代替，其中，S是望远镜接收到的后向散射信号强度为I1位置处的光斑面积，S′是激光器发出的激光在信号强度为I2处的光斑面积。采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1.本专利技术不依赖于天气情况，可以在任何情况下对离轴式激光雷达的几何因子进行校正；2.本专利技术相较于传统技术中采用实验法的校正方法，免去了需要采集数据、数据拟合等复杂的过程，简单高效。附图说明图1是本专利技术的离轴激光雷达的几何因子示意图；图2是本专利技术的望远镜接收信号的光斑示意图a；图3是本专利技术的望远镜接收信号的光斑示意图b；图4是本专利技术的望远镜的信号接收比例关系图；图5是本专利技术的望远镜接收信号的光斑质心位置示意图；图6本专利技术的过渡区的几何因子的高斯分布示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。本专利技术公开了一种离轴式激光雷达几何因子的校正方法，该方法相较于传统校正中采用的实验法，能够免去依赖天气状况才可进行校正的麻烦，而且免去了需要采集数据、数据拟合等复杂的过程，简单高效。包括以下步骤：S1、如图1所示，将激光雷达的望远镜接收信号区域分为盲区1、过渡区2以及完全接收区3；其中，盲区1是激光器4的后向散射信号不在望远镜5有效接收范围之内的区域，过渡区2是激光器4的后向散射信号的部分信号被望远镜5有效接收范围的区域，完全接收区3是激光器4的后向散射信号完全被望远镜5有效接收范围之内的区域。S2、在盲区1、过渡区2、完全接收区3中，分别得出三个区域内的几何因子，其中，在盲区1中，由于望远镜5完全接收不到激光器4的向后散射信号，因而在盲区1中，其几何因子为O＝0；在过渡区2中，由于望远镜5只能接收到激光器4的部分向后散射信号，而该部分向后散射信号的强度I1小于激光器4发出的激光在相同位置时的光信号强度I2，在过渡区2中，望远镜5接收到的信号比例随着距离r改变，在不同距离上有着不同的比例，在过渡区2中这个比例的范围为0＜O＜1，随着距离的增加，接收的比例也逐渐增大，因而其几何因子0＜O＜1；在完全接收区3中，由于望远镜5接收到激光器4的全部向后散射信号，因而，在完全接收区3中，其几何因子为O＝1。由上可知，在盲区1以及完全接收区3中，其几何因子是固定不变的，因而在盲区1和完全接收区3中，其几何因子是不需要进行校正的，而在过渡区2中，随着过渡区3中任意位置到激光器的距离的增加，其几何因子是逐渐变化，因而，在过渡区2中，其几何因子是个变量，需要对其进行修正。S3、对过渡区2中的几何因子进行修正，其修正过程为：a、得出望远镜5接收到的任意位置处的后向散射信号强度I1，以及激光器4发出的激光在相同位置处的信号强度I2；b、根据上述得到的望远镜5接收到的信号强度I1以及激光器4发出的激光在相同位置处的信号强度I2，得出理论几何因子O′，其中，O′＝I1/I2；c、根据高斯分布公式，得出几何因子的权重W；d、根据几何因子O与权重W的关系，得出几何因子O的精确值，其中，O＝W*I1/I2。在步骤S3中，将O′＝I1/I2使用O′＝S/S′代替，其中，S是望远镜接收到的后向散射信号强度为I1位置处的光斑面积，S′是激光器发出的激光在信号强度为I2处的光斑面积。下面结合附图，对修正过渡区2中的几何因子进行具体的描述。在过渡区2中，望远镜5接收到的信号的光斑如图2所示，也就是说，望远镜5接收到的信号的光斑面积S，可以分成两部分，分别是S1和S2，如图3所示，其中：S＝S1+S2。在这里面S1和S2是望远镜5的主光轴距离d、激光器发散角α、望远镜接收角β和激光传输距离l的函数，他们的关系可以表达为：S1＝func1(d-1，α，β，l)S2＝func2(d-1，α，β，l)由此可以得到望远镜5接收部分的光斑面积S的表达式为：S＝func1(d-1，α，β，l)+func2(d-1，α，β，l本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离轴式激光雷达几何因子的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、将激光雷达的望远镜接收信号区域分为盲区、过渡区以及完全接收区；/n其中，所述盲区是激光器的后向散射信号不在望远镜有效接收范围之内的区域，所述过渡区是激光器的后向散射信号的部分信号被望远镜有效接收范围的区域，所述完全接收区是激光器的后向散射信号完全被望远镜有效接收范围之内的区域；/nS2、在所述盲区、过渡区、完全接收区中，分别得出三个区域内的几何因子，其中，/n在所述盲区中，几何因子为O＝0；/n在所述过渡区中，几何因子0＜O＜1；/n在所述完全接收区中，几何因子为O＝1；/nS3、对所述过渡区中的几何因子进行修正，其修正过程为：/na、得出望远镜接收到的任意位置处的后向散射信号强度I

【技术特征摘要】
1.一种离轴式激光雷达几何因子的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将激光雷达的望远镜接收信号区域分为盲区、过渡区以及完全接收区；
其中，所述盲区是激光器的后向散射信号不在望远镜有效接收范围之内的区域，所述过渡区是激光器的后向散射信号的部分信号被望远镜有效接收范围的区域，所述完全接收区是激光器的后向散射信号完全被望远镜有效接收范围之内的区域；
S2、在所述盲区、过渡区、完全接收区中，分别得出三个区域内的几何因子，其中，
在所述盲区中，几何因子为O＝0；
在所述过渡区中，几何因子0＜O＜1；
在所述完全接收区中，几何因子为O＝1；
S3、对所述过渡区中的几何因子进行修正，其修正过程为：
a、得...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎杰，钟琪，郑玉成，
申请(专利权)人：安徽皖仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34